KR102339352B1 - 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법 - Google Patents

단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 내부용 도료의 구성성분 중 일부를 광반사 안료와 공기방울을 혼합하여 제조함으로써 내부용 도료의 광반사율 향상을 통해 소수의 형광등이나 LED 조명등으로도 적정 조도 유지가 가능하게 하여 조명에 필요한 에너지 사용량을 줄일 수 있으며, 미세한 크기의 공기방울 함유만으로도 효과적인 단열이 가능하게 되므로 냉/난방 에너지 사용량의 절감 및 겨울철 결로 방지 효과를 등에 기여할 수 있게 한다.

Description

단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 및 그 제조방법{Energy-saving interior paint with improved insulation function and light reflection illluminance and the manufacturing method}
본 발명은 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부용 도료의 구성성분 중 일부를 광반사 안료와 공기방울을 혼합하여 제조함으로써 내부용 도료의 광반사율 향상을 통해 소수의 형광등이나 LED 조명등으로도 적정 조도 유지가 가능하게 하여 조명에 필요한 에너지 사용량을 줄일 수 있으며, 두꺼운 건조막 층을 한번에 형성할 있어크랙 및 열손실 부위에 적용하기 적합하고, 미세한 크기의 공기방울 함유만으로도 효과적인 단열이 가능하게 되므로 냉/난방 에너지 사용량의 절감 및 겨울철 결로 방지 효과를 등에 기여할 수 있도록 하는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물에서는 외기나 날씨 등에 관계없이 실내 온도를 일정하게 유지하기 위해 다양한 단열재를 사용하고 있으며, 이러한 단열재에 의한 건물 외부와 내부 간의 단열 효과가 높을수록 외부의 기온이나 날씨의 영향을 적게 받기 때문에 에어컨이나 난방기 등 인위적인 냉,난방 시설의 사용 및 유지에 따르는 에너지비용을 줄일 수 있다.
이러한 단열재료로는 단열패널과 단열도료가 있는데, 특히 단열도료의 경우 박막 형태로 건축물의 벽면에 도장되기 때문에 시공이 간편하고 내부 공간 사용에 있어서 유리한 장점이 있으나 스티로폼이나 우레탄폼 등과 같은 단열패널과는 달리 두꺼운 시공이 어렵고 내부에 별도의 기공이 존재하지 않아 열전도율이 상대적으로 더 높아 단열 효과가 떨어지는 문제가 있다.
또한 단열 도료에 의한 건축물의 내부와 외부의 온도차에 의해 결로 현상이 발생할 수 있어서 벽지의 손상, 곰팡이 발생 우려 등의 생활에 불편함이 야기될 수 있으며, 또한, 이러한 결로와 곰팡이의 발생에 의해 단열 도막 자체의 내구성 및 접착력이 저하되어 단열재로써 기능이 저하되는 문제가 있다.
따라서 단열성이 우수하면서도 좀 더 두꺼운 시공이 가능하고 결로 현상 등을 방지할 수 있으며, 내구성, 접착력 등의 물성이 우수한 단열도료의 개발이 요구되고 있다.
KR 10-1219687 B1 2013.01.02 등록 KR 10-2185826 B1 2020.11.26 등록
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 내부용 도료의 구성성분 중 일부를 광반사 안료와 공기방울을 혼합하여 제조함으로써 내부용 도료의 광반사율 향상을 통해 소수의 형광등이나 LED 조명등으로도 적정 조도 유지가 가능하게 하여 조명에 필요한 에너지 사용량을 줄일 수 있으며, 두꺼운 건조막 층을 한번에 형성할 수 있어 크랙 및 열손실 부위에 적용하기 적합하고 미세한 크기의 공기방울 함유만으로도 효과적인 단열이 가능하게 되므로 냉/난방 에너지 사용량의 절감 및 겨울철 결로 방지 효과를 등에 기여할 수 있도록 하는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조성물은, 광반사 성능 및 내오염성을 높이기 위한 상도와, 단열성능을 높이기 위한 중도로 구성되며, 상도의 조성물은 무공질 구형상의 금속 산화물 입자 5~7 중량%; 광반사 안료로서 산화알루미늄 1~5 중량%와 이산화티탄 15~35 중량%와 탄산칼슘 5~10 중량%와 탈크 1~5 중량% 및 산화마그네슘 1~20 중량%; 수지 바인더 30~45 중량%; 다가 알코올 2~5 중량%; 첨가제; 및 물을 포함하여 구성되고, 중도의 조성물은 벤토나이트 2~5 중량%; 규사(SiO2) 5~15 중량%; 수지 바인더 30~45 중량%; 광반사 안료 1~10 중량%; 첨가제; 및 물을 포함하고, 단열재 역할을 하기 위한 미세한 크기의 공기방울(기포)을 함유하여 구성되는, 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료이다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조성물 제조방법은, 광반사 성능 및 내오염성을 높이기 위한 상도의 제조공정; 단열 성능을 높이기 위한 중도의 제조공정;을 포함하여 이루어지며, 상도의 제조공정은 물에 첨가제로서 분산제, 소포제를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반하여 혼합하는 단계; 분산제와 소포제가 첨가된 혼합물에 무공질 구형상의 금속 산화물 입자 5~7 중량%를 첨가하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 분산시켜 혼합하는 단계; 무공질 구형상의 금속 산화물 입자가 첨가된 혼합물에 광반사 안료로서 산화알루미늄1~5 중량%, 이산화티탄 15~35 중량%, 탄산칼슘 5~10 중량%, 탈크 1~5 중량%, 산화마그네슘 1~20 중량%를 추가하고, 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반하여 혼합하는 단계; 광반사 안료가 추가된 혼합물에 수지 바인더 30~45 중량%, 다가 알콜류 2~5 중량%, 첨가제로서 방부제를 첨가하여 1000~1500rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반하여 혼합하는 단계; 및 수지바인더와 다가 알콜류 및 방부제가 첨가된 혼합물에 첨가제로서 증점제를 첨가하여 점도를 조절하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 중도의 제조공정은 물 35~45 중량%에 벤토나이트 2~5 중량% 및 첨가제로서 증점제, 방부제를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 점도가 증가한 제1혼합용액을 제조하는 단계; 상기 제1혼합용액에 규사 5~15 중량%를 첨가하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반 및 혼합하여 다량의 미세한 기포들로 구성된 액상페이스트를 제조하는 단계; 수지 바인더 30~45 중량%에 첨가제로서 분산제와 증점제 및 방부제를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 제2혼합용액을 제조하는 단계; 상기 제2혼합용액에 광반사 안료 1~10 중량%를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 바인더 용액을 제조하는 단계; 및 액상페이스트와 바인더 용액을 1:1 또는 1:2의 비율로 혼합하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반 및 혼합하여 크림상태의 혼합물을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지는, 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법이다.
본 발명에 의하면, 내부용 도료의 구성성분 중 상도 제조시 광반사율이 높은 물질을 원료로 혼합하여 제조함으로써 효율적인 광반사로 인해 형광등이나 LED 조명등 등과 같은 소수의 내부 조명만으로도 적정 조도의 유지가 가능하여 조명에 필요한 에너지 사용량을 줄일 수 있는 이점을 제공한다.
또한 본 발명에 의하며, 내부용 도료의 구성성분 중 중도 제조시 미세한 크기의 공기방울을 혼합하여 제조함으로써 두꺼운 건조막 층을 한번에 형성할수 있어 크랙 및 열손실 부위에 적용하기 적합하고, 도료에 함유된 공기방울만으로도 효율적인 단열이 가능하여 내부의 열이나 냉기가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있게 되므로 냉/난방에 필요한 에너지 사용량을 절감할 수 있게 하며, 아울러 내부용 도료를 실내 결로가 생기는 곳에 도포할 경우 공기방울에 의한 단열성능을 이용하여 효과적으로 결로를 방지할 수도 있는 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 의한 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료가 도포된 시편의 단면을 예시한 참고도면이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 의한 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법을 예시한 공정 흐름도이다.
이하에서, 본 발명에 의한 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료가 도포된 시편의 단면을 예시한 참고도면으로서, 본 발명의 도료는 도 1에 예시된 바와 같이 광반사 성능 및 내오염성을 높이기 위한 상도(10)와, 단열성능을 높이기 위한 중도(20)로 구성되는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료이다.
상도(10)는 중도(20) 위에 도포될 수 있는 도료로서, 무공질 구형상의 금속 산화물 입자 5~7 중량%; 광반사 안료로서 산화알루미늄 1~5 중량%와 이산화티탄 15~35 중량%와 탄산칼슘 5~10 중량%와 탈크 1~5 중량% 및 산화마그네슘 1~20 중량%; 수지 바인더 30~45 중량%; 다가 알코올 2~5 중량%; 첨가제; 및 물을 포함하여 구성된다. 여기서 상도(10)의 구성성분 중 광반사 안료는 빛의 파장 중 가장 많은 열이 발생하는 780~2500nm 의 근적외선 및 적외선 부분에서 효과적으로 빛을 반사시키는 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
중도(20)는 바탕면(1) 위에 직접 도포되거나 또는 선택적으로 사용 가능한 하도(2) 위에 도포될 수 있는 도료로서, 0.1~2mm의 미세한 크기의 공기방울(기포); 벤토나이트 2~5 중량%; 규사(SiO2) 5~15 중량%; 수지 바인더 30~45 중량%; 광반사 안료 1~10 중량%; 첨가제; 및 물을 포함하여 구성된다. 여기서 중도(20)는 단열재 역할을 하기 위한 0.1~2mm의 미세한 공기방울을 함유하며, 이러한 중도는 일반적인 도료의 제조방법과는 다르게 공기방울(기포)을 형성하고 유지하도록 제조된다. 또한 여기서 중도(20)의 구성성분 중 광반사 안료는 빛의 파장 중 가장 많은 열이 발생하는 780~2500nm 의 근적외선 및 적외선 부분에서 효과적으로 빛을 반사시키는 물질로서, 산화알루미늄, 이산화티탄, 탄산칼슘, 탈크, 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택 가능한 어느 하나의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 의한 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법을 예시한 공정 흐름도로서, 본 발명의 도료 제조방법은 광반사 성능 및 내오염성을 높이기 위한 상도 제조공정(S100); 단열성능을 높이기 위한 중도 제조공정(S200)을 포함하여 이루어진다.
상도 제조공정(S100)은, 도 2a에 예시된 바와 같이 물에 첨가제로서 분산제, 소포제를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반하여 혼합하는 단계(S110); 분산제와 소포제가 첨가된 혼합물에 무공질 구형상의 금속 산화물 입자 5~7 중량%를 첨가하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 분산시켜 혼합하는 단계(S120); 무공질 구형상의 금속 산화물 입자가 첨가된 혼합물에 광반사 안료로서 산화알루미늄1~5 중량%, 이산화티탄 15~35 중량%, 탄산칼슘 5~10 중량%, 탈크 1~5 중량%, 산화마그네슘 1~20 중량%를 추가하고, 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반하여 혼합하는 단계(S130); 광반사 안료가 추가된 혼합물에 수지 바인더 30~45 중량%, 다가 알콜류 2~5 중량%, 첨가제로서 방부제를 첨가하여 1000~1500rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반하여 혼합하는 단계(S140); 및 수지바인더와 다가 알콜류 및 방부제가 첨가된 혼합물에 첨가제로서 증점제를 첨가하여 점도를 조절하는 단계(S150);를 포함하여 이루어진다.
중도 제조공정(S200)은 기존 도료의 제조방법과는 다르게 소포제를 사용하지 않고 도료 내 미세기포를 형성하는데 그 목적을 가지고 있으며, 도 2b에 예시된 바와 같이 물 35~45 중량%에 벤토나이트 2~5 중량% 및 첨가제로서 증점제, 방부제를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 점도가 증가한 제1혼합용액을 제조하는 단계(S210); 제1혼합용액에 규사(SiO2) 5~15 중량%를 첨가하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반 및 혼합하여 다량의 미세한 기포들로 구성된 액상페이스트를 제조하는 단계(S220); 수지 바인더 30~45 중량%에 첨가제로서 분산제와 증점제 및 방부제를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 제2혼합용액을 제조하는 단계(S230); 제2혼합용액에 광반사 안료 1~10 중량%를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 바인더 용액을 제조하는 단계(S240); 액상페이스트와 바인더 용액을 1:1 또는 1:2의 중량비율로 혼합하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반 및 혼합하여 크림상태의 혼합물을 제조하는 단계(S250);를 포함하여 이루어진다. 여기서 광반사 안료로는, 산화알루미늄, 이산화티탄, 탄산칼슘, 탈크, 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택 가능한 어느 하나의 물질일 수 있다.
<상도 조성물 및 그 제조>
본 발명의 상도 제조공정에서 사용되는 무공질 구형상의 금속 산화물 입자는 0.5㎛ 이하의 초미립자 실리카 입자로서, 비표면적이 30m2/g 이하이고, 중공이 없으며, 진구도가 0.7 이상인 무공질인 것일 수 있다.
본 발명의 상도 제조공정에서 주/야간 시인성을 높이기 위하여 도료에 첨가되는 산화알루미늄(Al2O3), 이산화티탄(TiO2), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크, 및 산화마그네슘(MgO)은 광반사 안료로서, 반사율(Reflectance, %)를 각각 측정하여, 근적외선 및 적외선파장인 780nm~2500nm 파장의 반사율이 50% 이상으로 높은 안료만을 선정하여 사용할 수 있다.
산화알루미늄(Al2O3)은 780~2500nm 파장의 빛을 50% 이상 반사하는 것으로서, 1~5 중량% 추가할 수 있다.
이산화티탄(TiO2)은 780~2500nm 파장의 빛을 50% 이상 반사하는 것으로서, 15~35 중량% 추가할 수 있다.
탄산칼슘(CaCO3)은 780~2500nm 파장의 빛을 50% 이상 반사하는 것으로서, 5~10 중량% 추가할 수 있다.
탈크는 780~2500nm 파장의 빛을 50% 이상 반사하는 것으로서, 1~5 중량% 추가할 수 있다.
산화마그네슘(MgO)은 780~2500nm 파장의 빛을 50% 이상 반사하는 것으로서, 1~20 중량% 추가할 수 있다.
이러한 광반사 안료는 산화알루미늄(Al2O3), 이산화티탄(TiO2), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크, 산화마그네슘(MgO)의 각 함량을 더한 총합이 30~55 중량%로 되게 사용하는 것이 바람직하다. 광반사 안료는 그 함량의 총합이 30중량% 미만일 경우 780~2500nm 파장의 반사율이 현저하게 저하될 수 있으며, 55 중량% 이상일 경우 고형분의 증가로 인한 도료의 품질저하가 발생할 수 있다.
본 발명의 상도 제조공정에서 사용되는 수지 바인더는 수용성 아크릴계 에멀젼, 수용성 아크릴 실리콘계 에멀젼, 수용성 우레탄계 에멀젼, 수용성 불소계 에멀젼, 수용성 실리콘 무기질계 수지, 수용성 실리카졸계 수지 및 수용성 유기무기하이브리드 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 수용성 수지바인더일 수 있다.
본 발명의 상도 제조공정에서 사용되는 첨가제는 분산제, 소포제, 방부제 및 증점제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 첨가제이며 각 물질은 1중량% 이하인 것일 수 있다.
이러한 본 발명의 상도 제조방법의 가장 바람직한 실시예는, 물 7~20 중량%에 분산제 0.2~0.4 중량%, 소포제 0.3~0.6 중량%를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반하여 혼합하고, 분산제와 소포제가 첨가된 혼합물에 무공질 구형상의 금속 산화물 입자 5~7 중량%를 첨가하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 분산시켜 혼합한 후, 이 혼합물에 산화알루미늄1~5 중량%, 이산화티탄 15~35 중량%, 탄산칼슘 5~10 중량%, 탈크 1~5 중량%, 산화마그네슘 1~20 중량%를 광반사 안료로서 추가하여 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반하여 혼합하며, 다시 수용성 수지 바인더 30~45 중량%, 다가 알콜류 2~5 중량%, 방부제 0.1~0.2 중량%를 첨가하여 1000~1500rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반하여 혼합한 후, 증점제 0.2~0.4 중량%를 첨가하여 점도를 조절하는 과정을 통해 이루어질 수 있다.
<중도 조성물 및 그 제조>
본 발명의 중도 제조공정에서 사용되는 벤토나이트는 물의 점도를 증가시켜 후공정에서 첨가될 규사와의 혼합이 용이하도록 도와주는 증점제의 역할을 하도록 하기 위한 것으로서 2~5중량% 첨가한다. 이때 벤토나이트의 함량이 2중량% 미만의 경우 물의 점도가 낮아 기포형성 시간이 오래 걸리며 기포의 유지가 어려울 수 있다. 또한 벤토나이트의 함량이 5 중량% 이상일 경우 물의 점도가 높아 큰 기포를 형성하기는 쉬우나 미세한 기포를 형성하기에는 어려울 수 있다.
본 발명의 중도 제조공정에서 사용되는 규사(SiO2) 입자는 1㎛ 이상 1mm 이하의 실리카 입자로서, 비표면적이 30m2/g 이하이고, 밀도가 0.01kg/L 이상 1kg/L 미만의 저밀도 실리카로 5~15 중량% 추가할 수 있다. 이러한 규사는 미세한 기포를 형성하기 위한 첨가제로서 규사의 입자 크기가 1㎛ 미만의 크기일 경우 크기가 작고 저밀도이므로 배합이 용이하지 않고 1mm이상 큰 입자의 규사를 사용시 도료의 미세기공 형성이 어려울 수 있다. 또한 규사의 함량 역시 5 중량% 미만일 경우 미세기공의 발생량이 현저하게 떨어지며 15 중량% 이상일 경우 도료와 분리현상이 심하게 되어 미세기공이 제대로 형성되지 않을 수 있다. 또한 규사의 밀도 역시 0.01kg/L 이하의 경우 쉽게 날려 배합에 용이하지 않으며 1kg/L 이상의 경우 침전으로 인하여 미세기공의 형성에 어려울 수 있다.
본 발명의 중도 제조공정에서 사용되는 수지 바인더는 수용성 아크릴계 에멀젼, 수용성 아크릴 실리콘계 에멀젼, 수용성 우레탄계 에멀젼, 수용성 불소계 에멀젼, 수용성 실리콘 무기질계 수지, 수용성 실리카졸계 수지 및 수용성 유기무기하이브리드 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 수지바인더일 수 있다.
본 발명의 중도 제조공정에서 사용되는 첨가제는 분산제, 방부제 및 증점제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 첨가제이며 각 물질은 2중량% 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 중도 제조공정에서 첨가되는 광반사 안료는, 산화알루미늄(Al2O3), 이산화티탄(TiO2), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크, 산화마그네슘(MgO)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질로서, 근적외선 및 적외선파장인 780nm~2500nm 파장의 반사율(Reflectance)이 50% 이상으로 높은 안료만으로 선정하여 1~10 중량% 추가할 수 있다. 이때 광반사 안료는 그 함량이 1중량% 미만일 경우 780~2500nm 파장의 반사율이 현저하게 저하될 수 있으며, 10 중량% 이상일 경우 도료의 품질저하가 발생할 수 있다.
이러한 본 발명의 중도 제조방법의 가장 바람직한 실시예는, 물 35~45 중량%에 벤토나이트 2~5 중량% 및 첨가제로서 증점제 1~3 중량%, 방부제 0.1~0.3 중량%를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 점도가 증가한 제1혼합용액을 제조한 후 제1혼합용액에 규사(SiO2) 5~15 중량%를 첨가하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반 및 혼합하여 다량의 미세한 기포들로 구성된 액상페이스트를 제조하고, 수지 바인더 30~45 중량%에 첨가제로서 분산제 0.3~0.5 중량%와 증점제 0.3~0.5 중량% 및 방부제 0.1~0.3 중량%를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 제2혼합용액을 제조한 후 제2혼합용액에 광반사 안료 1~10 중량%를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 바인더 용액을 제조하며, 액상페이스트와 바인더 용액을 1:1 또는 1:2의 중량비율로 혼합한 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반 및 혼합하여 크림상태의 혼합물을 제조하는 과정을 통해 이루어질 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 이 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 사람에게 있어서 자명할 것이다.
<실시예1> 상도의 광반사 안료의 함량에 따른 반사율
광반사 안료의 합이 30 중량%, 40 중량%, 55 중량% 일 경우
(a) 교반기 A,B,C를 준비하여, 각 교반기 A,B,C에 공통으로 물 18 중량%에 분산제 0.3 중량%, 소포제 0.5 중량%를 범위 내에서 각각 첨가하고 750rpm의 속도로 30분간 교반하여 혼합하였다.
(b) 상기 분산제와 소포제가 첨가된 각 교반기 A,B,C에 무공질 구형상의 금속 산화물 입자 5 중량%를 각각 첨가하여 1500rpm에서 1시간동안 분산시켜 혼합하였다.
(c) 상기 무공질 구형상의 금속 산화물 입자가 첨가된 각 교반기 A,B,C에 광반사 안료의 총합이 각각 30, 40, 55 중량%가 되도록 첨가하여 1500rpm에서 1시간동안 분산시켜 혼합하였다. 여기서 광반사 안료는 전단계에서 첨가된 금속 산화물 입자를 기준으로 산화알루미늄, 이산화티탄, 탄산칼슘, 탈크, 산화마그네슘을 각각 1:4:1:1:1의 비율로 혼합하여 얻은 안료이다. 즉, 광반사 안료의 총합이 30 중량%인 경우 안료 내 각 성분의 함량은 산화알루미늄 3.75 중량%, 이산화티탄 15 중량%, 탄산칼슘 3.75 중량%, 탈크 3.75 중량%, 산화마그네슘 3.75 중량%이고, 광반사 안료의 총합이 40 중량%인 경우 안료 내 각 성분의 함량은 산화알루미늄 5 중량%, 이산화티탄 20 중량%, 탄산칼슘 5 중량%, 탈크 5 중량%, 산화마그네슘 5 중량%이며, 광반사 안료의 총합이 55 중량%인 경우 안료 내 각 성분의 함량은 산화알루미늄 6.875 중량%, 이산화티탄 27.5 중량%, 탄산칼슘 6.875 중량%, 탈크 6.875 중량%, 산화마그네슘 6.875 중량%이었다.
(d) 상기 광반사 안료가 각각 추가된 각 교반기 A,B,C에 공통으로 아크릴에멀젼 수지 38 중량%, 다가 알콜류 4 중량%, 방부제 0.2 중량%를 각각 첨가하여 1250rpm의 속도로 혼합하였다.
(e) 마지막으로 각 교반기 A,B,C에 공통으로 증점제 0.3 중량%를 첨가하여 점도를 조절하여 도료를 제조하였고, 제조된 도료를 건조도막 100㎛ 두께로 시편을 제조하여 광반사율을 각각 측정하였다.
하기의 표 1은 본 발명의 실시예1을 통해 제조된 각 광반사 안료의 총합량이 30, 40, 55 중량%일 때 광반사율을 380~780nm, 780~2500nm, 380~2500nm 구간에서 측정한 반사율 변화를 도시하였다.
광반사 안료의 중량% 반사율
300~780nm 780~2500nm 300~2500nm
30 76 80 78
40 83 86 84.5
55 88 89 88.5
상기 표 1에서 알수 있는 바와 같이, 선정된 광반사 안료의 함량이 높을수록 반사율이 높아지는 것을 확인할 수 있었다.
<실시예2> 중도의 저밀도 실리카 함량별 미세기공의 변화 및 단열성능의 변화
(a) 교반기 D,E,F를 준비하여, 각 교반기 D,E,F에 공통으로 물 41 중량%, 벤토나이트 5 중량% 및 첨가제로서 증점제 2중량%, 방부제 0.1중량%를 각각 첨가하고 750 rpm의 속도로 30분간 교반하여 혼합하여 점도가 증가한 제1혼합용액을 제조하였다.
(b) 제1혼합용액이 제조된 각 교반기 D,E,F에 입도 0.1mm(±10%) 및 0.01~1kg/L(±10%)의 저밀도 규사(SiO2) 5,10,15 중량%를 각각 첨가하고 1500rpm의 속도에서 60분 동안 동일하게 교반 및 혼합하여 다량의 미세한 기포들로 구성된 액상페이스트를 제조하였다.
(c) 교반기 G,H,I를 준비하여, 각 교반기 G,H,I에 공통으로 수용성 아크릴 에멀젼 수지 38 중량%, 첨가제로서 분산제와 증점제 각각 0.4 중량% 및 방부제 0.2 중량%를 각각 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 제2혼합용액을 제조하였다.
(d) 제2혼합용액이 제조된 각 교반기 G,H,I에 공통으로 광반사 안료로서 이산화티탄 6 중량%를 첨가하고 750rpm의 속도에서 30분 동안 교반 및 혼합하여 바인더 용액을 제조였다.
(e) 액상페이스트가 제조된 각 교반기 D,E,F에 각 교반기 G,H,I의 바인더 용액을 1:1 또는 1:2의 비율로 혼합하고 1500rpm의 속도에서 60분 동안 교반 및 혼합하여 크림상태의 혼합물인 중도를 각각 제조하였고, 그 후 제조된 도료를 3회 도포하여 건조두께 1cm의 시편으로 30cm*30cm 크기로 시편을 제조하였다.
하기의 표 2는 본 발명의 실시예2를 통해 제조된 시편에 발생된 미세기공의 사진과 단열성능을 나타내는 열전도율을 예시하였다.
저밀도 SiO2의 함량 미세기공의 사진 열전도율(mw/mk)
5 중량%
Figure 112021001164111-pat00001
 103
10 중량%
Figure 112021001164111-pat00002
 83
15 중량%
Figure 112021001164111-pat00003
 59
상기 표 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 저밀도 실리카의 함량에 따라 발생되는 기포의 양이 상이하였으며 그 함량이 높을수록 많은 수의 기포가 형성됨을 확인할 수 있고 이는 곧 단열성능과 연관되어 열전도율이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
이상의 본 발명에 의하면, 내부용 도료의 구성성분 중 상도 제조시 광반사 안료를 혼합하여 제조함으로써 내부용 도료의 광반사율 향상을 통해 소수의 형광등이나 LED 조명등으로도 적정 조도 유지가 가능하게 하여 조명에 필요한 에너지 사용량을 줄일 수 있게 한다.
또한 본 발명에 의하면, 내부용 도료의 구성성분 중 중도 제조시 공기방울을 혼합하여 제조함으로써 두꺼운 건조막 층을 한번에 형성할 수 있어 크랙 및 열손실 부위에 적용하기 적합하고, 미세한 크기의 공기방울 함유만으로도 효과적인 단열이 가능하게 되므로 냉/난방 에너지 사용량의 절감 및 겨울철 결로 방지 효과 등에 기여할 수 있도록 한다.
1 : 바탕면 2 : 하도
10 : 상도 20 : 중도

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  8. 광반사 성능 및 내오염성을 높이기 위한 상도의 제조공정;
    단열 성능을 높이기 위한 중도의 제조공정;을 포함하여 이루어지며,
    상기 상도의 제조공정은,
    물에 첨가제로서 분산제, 소포제를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반하여 혼합하는 단계;
    분산제와 소포제가 첨가된 혼합물에 무공질 구형상의 금속 산화물 입자 5~7 중량%를 첨가하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 분산시켜 혼합하는 단계;
    무공질 구형상의 금속 산화물 입자가 첨가된 혼합물에 광반사 안료로서 산화알루미늄1~5 중량%, 이산화티탄 15~35 중량%, 탄산칼슘 5~10 중량%, 탈크 1~5 중량%, 산화마그네슘 1~20 중량%를 추가하고, 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반하여 혼합하는 단계;
    광반사 안료가 추가된 혼합물에 수지 바인더 30~45 중량%, 다가 알콜류 2~5 중량%, 첨가제로서 방부제를 첨가하여 1000~1500rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반하여 혼합하는 단계; 및
    수지바인더와 다가 알콜류 및 방부제가 첨가된 혼합물에 첨가제로서 증점제를 첨가하여 점도를 조절하는 단계;를 포함하여 이루어지고,
    상기 중도의 제조공정은,
    물 35~45 중량%에 벤토나이트 2~5 중량% 및 첨가제로서 증점제, 방부제를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 점도가 증가한 제1혼합용액을 제조하는 단계;
    상기 제1혼합용액에 규사(SiO2) 5~15 중량%를 첨가하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반 및 혼합하여 다량의 미세한 기포들로 구성된 액상페이스트를 제조하는 단계;
    수지 바인더 30~45 중량%에 첨가제로서 분산제와 증점제 및 방부제를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 제2혼합용액을 제조하는 단계;
    상기 제2혼합용액에 광반사 안료 1~10 중량%를 첨가하고 500~1000rpm의 속도에서 25~35분 동안 교반 및 혼합하여 바인더 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 액상페이스트와 바인더 용액을 1:1 또는 1:2의 중량비율로 혼합하고 1000~2000rpm의 속도에서 55~65분 동안 교반 및 혼합하여 크림상태의 혼합물을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 상도의 제조에 사용되는 광반사 안료는,
    각 성분의 함량을 더한 총합이 30~55 중량%인 것을 특징으로 하는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 상도의 제조공정에 사용되는 무공질 구형상의 금속 산화물 입자는,
    0.5㎛ 이하의 초미립자 실리카 입자로서, 비표면적이 30m2/g 이하이고, 중공이 없으며, 진구도가 0.7 이상인 무공질인 것을 특징으로 하는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 중도의 제조공정에 사용되는 규사는,
    1㎛ 이상 1mm 이하의 입자 크기로서, 비표면적이 30m2/g 이하이고, 밀도가 0.01kg/L 이상 1kg/L 미만의 저밀도 실리카인 것을 특징으로 하는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 중도의 제조공정에 사용되는 규사는,
    도료가 도포될 시편에 요구되는 단열성능에 따라 함량을 다르게 하여 배합하는 것을 특징으로 하는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 중도의 구성성분 중 광반사 안료는,
    빛의 파장 중 가장 많은 열이 발생하는 780~2500nm 의 근적외선 및 적외선 부분에서 효과적으로 빛을 반사시키는 물질로서, 산화알루미늄, 이산화티탄, 탄산칼슘, 탈크, 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택 가능한 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 중도 또는 상도의 제조에 사용되는 수지 바인더는,
    수용성 아크릴계 에멀젼, 수용성 아크릴 실리콘계 에멀젼, 수용성 우레탄계 에멀젼, 수용성 불소계 에멀젼, 수용성 실리콘 무기질계 수지, 수용성 실리카졸계 수지 및 수용성 유기무기하이브리드 수지로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 수지바인더인 것을 특징으로 하는 단열기능 및 광반사 조도가 증진된 에너지 절약형 내부용 도료 제조방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 상도의 제조공정에 사용되는 첨가제는,
    분산제, 소포제, 방부제 및 증점제로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 첨가제이며 각 물질은 2중량% 이하이고,
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